[发明专利]汽车的高强度放电灯镇流器电路

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年3月4日提交的题为“AUTOMOTIVE HIDCONTROL IC”的美国临时申请60/658,615的优选权和利益，其全部内容作为引用结合于此。

技术领域

本发明涉及功率高强度放电(HID)灯，更特别地，涉及用于连续监视并调节灯的电流和电压的新颖电路。

背景技术

十九世纪末出现的第一辆汽车没有装配前灯。汽车前灯在1885年被添加以便允许在晚间行驶。第一个电前灯出现于1905年，并最终成为规范。密封聚光前灯在20世纪70年代开始使用，并在20世纪80年代和90年代被卤素前灯所取代。目前，所述卤素前灯正在被HID(高强度放电)灯所取代。

所述HID灯提供了由位于氙气填充的容器内部的电弧产生的高强度光。所述电弧产生比卤素灯中的炽热灯丝明显更多的光。所述HID灯从车辆的电子系统中汲取更少的电能，且更为耐用，具有更高的强度、更长的寿命，并比与其相对的卤素灯具有更好的指向性。

所述HID灯通过触发穿过嵌于特别设计的内部玻璃管内部的钨电极的电弧来产生光。所述管被气体和金属填充。所述气体帮助灯的启动，且一旦所述金属被加热到蒸发点，则该金属产生光。所述HID灯在小封装内产生大量的光。

HID灯典型地需要高电压，例如400伏，用于点火，之后跟随的是电压较低的运行区，例如100伏，并具有几安培范围内的电流。在该运行区中，期望维持恒定的功率输出。同样期望获得恒定的发光，即使是在初始点亮周期，特别是用于汽车应用时。

HID灯的长寿命非常重要，以便在正常运行条件下，调节向所述灯提供的电能。因此，期望在正常运行期间向所述灯提供恒定的功率以维持恰当的光输出并延长所述HID灯的寿命。

用于HID镇流器电路(图1)的典型的现有技术的解决方案包括升压级10和全桥反相器级12。所述升压级10提升DC电池电压并调节DC总线输出电压至DC400伏的典型值。所述全桥级12在低频率(典型地为200赫兹)驱动所述灯13，并提供穿过所述灯13的AC电压波形。所述升压级10典型地被控制IC14控制，所述控制IC由不同的IC制造商在市场上销售。所述全桥级12可以使用国际整流器公司的两个IR2153自激振荡栅极驱动器IC

18来控制。离散控制电路19典型地被用于控制所述全桥级12，并执行以下功能：

1)灯点火(点火电路20的开/关控制)

2)感测灯的电压和电流

3)检测不同的灯故障情况

4)提供点火定时

5)计算故障事件的数量

6)当故障发生或当故障计数器超时的时候，重置所述镇流器或关闭所述镇流器。

所述解决方案典型地需要大量控制IC，从而导致高元件数量、大面积的印刷电路板(PCB)空间、高制造成本以及高全部的镇流器电路成本。期望更优的在单个IC中集成尽可能多的功能的解决方案，以便减小元件数量、减小PCB板空间、减小制造成本、减小全部的镇流器成本并增加可靠性。此外，需要传输并维持恒定功率到所述汽车的HID灯以及进一步提供恒定的灯亮度即便是在临界的预热周期期间的恒功率控制电路。另外，提供在灯熄灭的情况下用于所述灯的热再点火的HID镇流器是必须的，特别是在汽车的应用中。

发明内容

提供了一种用于驱动高强度放电(HID)灯的电子镇流器。所述镇流器及其元件由集成电路(IC)控制，所述IC耦合到所述镇流器。所述电子镇流器包括：

用于接收DC输入电压并输出具有被控电流的升高的DC输出电压的升压级；

用于将所述升高的DC输出电压转换为能够驱动所述HID灯的开关AC电压的开关级；

级联电路和点火单元，在点火模式期间，所述级联电路通过多个高值电阻向所述点火单元提供高压，所述高压在所述灯中产生电弧，并引起大电流流入所述灯以便点亮所述灯，所述级联电路在灯点亮后不被禁用；以及

提供来自至少两个电容器的两级放电的热再点火电路，其中在所述点火模式期间，第一电容器充电至第一电压，且第二电容器充电至第二电压，且此后所述第一电容器向所述灯放电，直至所述DC总线电压降至阈值电平以下，此时所述第二电容器向所述灯放电。

耦合至所述镇流器的IC包括：

用于设置PWM信号的导通时间和关断时间的电路，所述PWM信号通过依照所述设置的导通或关闭时间控制受控开关来增大或减小所述升高的DC输出电压；